一种适用于石雕薄壁件的支撑装置

本发明涉及一种适用于石雕薄壁件的支撑装置。

背景技术：

1、中国石雕艺术历史悠久，以往的石材雕刻都是纯手工雕刻，加工效率低；近年来，工业机器人引入雕刻领域，提高了加工效率，减少了人力消耗，有着不错的应用前景，但同时也存在着很多问题，如加工精度不高，精加工时间长，大多需要后期人工精修，加工弱刚度部分易断裂等。而随着人民生活水平的提高，人们对石雕等艺术品的要求也越来越高，包括薄壁部位和细长杆件，因此，出现了将镜像加工引入到石材加工领域。

2、如中国发明专利申请号为202110774400.8、名称为一种面向弱刚度石材的多机器人雕刻加工平台的专利，其采用镜像加工的方式，加工机器人和支撑机器人分别位于加工转台的两侧，负责石材雕刻时的加工和支撑工作。支撑装置由底板和支撑工具头构成，支撑工具头有两种，凹工具头和凸工具头，凹工具头上部凹陷，用于雕刻件突出部位的支撑，凸工具头上部突起，用于雕刻件凹陷和平坦部位的支撑。但是，该支撑工具头的支撑力是恒定不变的，且这种支撑结构不适用于大曲率变化的石雕薄壁。

3、石雕作品中，有些具有很多的薄壁类部位，具有更复杂的曲率变化与结构复杂度，并且在大多数的石雕作品中的薄壁部位具有不等壁厚的特点。而在石雕的镜像加工过程中，随着材料的去除，薄壁部位的动态特性是时时变化的，加之石雕薄壁不等壁厚的特点，此时的支撑力如果恒定不变，会导致加工过程不稳定，产生颤振，甚至是工件损伤。

4、因此需要设计一种适用于石雕薄壁件的支撑装置，可根据工件的时变刚度对支撑刚度进行调节，保证镜像加工的稳定进行；且能适应大曲率的变化。

技术实现思路

1、本发明提供了一种适用于石雕薄壁件的支撑装置，其克服了背景技术所存在的不足。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

2、一种适用于石雕薄壁件的支撑装置，其与镜像加工设备相适配，该支撑装置包括：

3、连接法兰，其与镜像加工设备相连接；

4、力控单元，其包括固定杆、伸缩杆、驱动件和力传感器，所述固定杆固接在连接法兰底端，所述伸缩杆活动套接在固定杆内，所述力传感器固接在伸缩杆上，所述驱动件连接伸缩杆且能带动伸缩杆进行伸缩活动；

5、支撑单元，其包括支撑架和球状支撑件，所述支撑架可与力控单元相对转动，所述球状支撑件滚动安装在支撑架上，且该球状支撑件包括球状体和若干个弹性突触，所述球状体外周设有若干个间隔布置的安装孔，所述弹性突触安装在对应的安装孔内且其头端伸出安装孔并具有弹性，该弹性突触与石雕薄壁件进行接触支撑；

6、所述力传感器可对球状支撑件与石雕薄壁件之间的接触力进行检测，所述驱动件根据力传感器的检测信号驱动伸缩杆进行伸缩，进而带动支撑单元的活动，以实时调节球状支撑件对石雕薄壁件的支撑力。

7、一较佳实施例之中：所述弹性突触包括套筒、弹簧和顶尖，所述套筒固接在安装孔内，所述顶尖滑动套接在套筒内且其顶端伸出套筒和安装孔，所述弹簧两端分别连接套筒内底壁和顶尖。

8、一较佳实施例之中：所述支撑架底端设有两个支撑板，每一个支撑板均转动设置有水平布置的连接轴，所述球状体两侧分别与两个连接轴进行连接，该球状体以连接轴为轴线进行滚动。

9、一较佳实施例之中：所述球状体底端伸出两个支撑板底端。

10、一较佳实施例之中：所述力控单元还包括上固定法兰，所述力传感器位于上固定法兰之中心，所述伸缩杆固定套接在力传感器内。

11、一较佳实施例之中：所述支撑单元还包括与上固定法兰相固接的下固定法兰和转动杆，所述下固定法兰之中心设有轴孔，另设有轴承，该轴承安装轴孔内，所述转动杆底端与支撑架相固接，所述转动杆顶端伸入轴孔内并与轴承连接，所述支撑架可以转动杆为轴线进行水平转动。

12、一较佳实施例之中：所述支撑架之中心设有通孔，所述转动杆底端设有外螺纹且其穿过通孔，另设有紧固螺母，所述紧固螺母与转动杆相螺接以将转动杆与支撑架进行固定。

13、一较佳实施例之中：所述连接法兰、上固定法兰和下固定法兰呈同轴布置。

14、一较佳实施例之中：所述上固定法兰设有若干个上螺栓孔，所述下固定法兰设有与上螺栓孔一一对应的下螺栓孔，另设有若干个第一螺栓，该第一螺栓穿过上螺栓孔和下螺栓孔后将上固定法兰和下固定法兰进行固定。

15、一较佳实施例之中：所述连接法兰设有若干个用于与镜像加工设备进行连接的第一连接螺栓孔。

16、本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：

17、1.本申请通过对支撑界面的支撑力进行测量，并通过驱动件驱动伸缩杆进行伸缩，以调节球状体对石雕薄壁件的支撑力，使得始终保持支撑界面的刚度恒定，测量的准确性高，实时性好。且，球状体与弹性突触的支撑结构可适用于大部分的石雕薄壁件，并且球状体以滚动的支撑形式不会与石雕薄壁件表面产生干涉，提高了支撑的有效覆盖面，更加具有普适性；且加工过程稳定，加工精度与表面质量高，具有很高的技术价值。

18、2.弹性突触包括套筒、弹簧和顶尖，顶尖在弹簧的作用下对石雕薄壁件进行弹性支撑，避免了刚性接触，可对石雕薄壁件进行保护。

19、3.连接法兰、上固定法兰和下固定法兰呈同轴布置，也即，力控单元和支撑单元均位于同一轴线，稳定性好。

技术特征：

1.一种适用于石雕薄壁件的支撑装置，其与镜像加工设备相适配，其特征在于：该支撑装置包括：

2.根据权利要求1所述的一种适用于石雕薄壁件的支撑装置，其特征在于：所述弹性突触包括套筒、弹簧和顶尖，所述套筒固接在安装孔内，所述顶尖滑动套接在套筒内且其顶端伸出套筒和安装孔，所述弹簧两端分别连接套筒内底壁和顶尖。

3.根据权利要求1或2所述的一种适用于石雕薄壁件的支撑装置，其特征在于：所述支撑架底端设有两个支撑板，每一个支撑板均转动设置有水平布置的连接轴，所述球状体两侧分别与两个连接轴进行连接，该球状体以连接轴为轴线进行滚动。

4.根据权利要求3所述的一种适用于石雕薄壁件的支撑装置，其特征在于：所述球状体底端伸出两个支撑板底端。

5.根据权利要求1所述的一种适用于石雕薄壁件的支撑装置，其特征在于：所述力控单元还包括上固定法兰，所述力传感器位于上固定法兰之中心，所述伸缩杆固定套接在力传感器内。

6.根据权利要求5所述的一种适用于石雕薄壁件的支撑装置，其特征在于：所述支撑单元还包括与上固定法兰相固接的下固定法兰和转动杆，所述下固定法兰之中心设有轴孔，另设有轴承，该轴承安装轴孔内，所述转动杆底端与支撑架相固接，所述转动杆顶端伸入轴孔内并与轴承连接，所述支撑架可以转动杆为轴线进行水平转动。

7.根据权利要求6所述的一种适用于石雕薄壁件的支撑装置，其特征在于：所述支撑架之中心设有通孔，所述转动杆底端设有外螺纹且其穿过通孔，另设有紧固螺母，所述紧固螺母与转动杆相螺接以将转动杆与支撑架进行固定。

8.根据权利要求6所述的一种适用于石雕薄壁件的支撑装置，其特征在于：所述连接法兰、上固定法兰和下固定法兰呈同轴布置。

9.根据权利要求1所述的一种适用于石雕薄壁件的支撑装置，其特征在于：所述上固定法兰设有若干个上螺栓孔，所述下固定法兰设有与上螺栓孔一一对应的下螺栓孔，另设有若干个第一螺栓，该第一螺栓穿过上螺栓孔和下螺栓孔后将上固定法兰和下固定法兰进行固定。

10.根据权利要求1所述的一种适用于石雕薄壁件的支撑装置，其特征在于：所述连接法兰设有若干个用于与镜像加工设备进行连接的第一连接螺栓孔。

技术总结本发明公开了一种适用于石雕薄壁件的支撑装置，所述力传感器可对球状支撑件与石雕薄壁件之间的接触力进行检测，所述驱动件根据力传感器的检测信号驱动伸缩杆进行伸缩，进而带动支撑单元的活动，以实时调节球状支撑件对石雕薄壁件的支撑力。本申请通过对支撑界面的支撑力进行测量，并通过驱动件驱动伸缩杆进行伸缩，以调节球状体对石雕薄壁件的支撑力，使得始终保持支撑界面的刚度恒定，测量的准确性高，实时性好。且，球状体与弹性突触的支撑结构可适用于大部分的石雕薄壁件，并且球状体以滚动的支撑形式不会与石雕薄壁件表面产生干涉，提高了支撑的有效覆盖面，更加具有普适性；且加工过程稳定，加工精度与表面质量高，具有很高的技术价值。技术研发人员：黄辉,丛静波受保护的技术使用者：华侨大学技术研发日：技术公布日：2024/4/17